1.6. Методы алгоритмизации задач

Реальные алгоритмы представляют собой совокупность всех рассмотренных базовых структур. Наиболее часто употребляются:

• линейные вычисления,

• ветвления,

• выбор из большого количества альтернатив одно,

• циклы, (вложенные циклы),

• подпрограммы.

Задача 3. Вычислить значения функции

,

в диапазоне изменения x от 0 до 3 с шагом 0.5.

Будем использовать алгоритмическую структуру – цикл "до", на языке С# фрагмент программы имеет следующий вид:

. . . . .

double y=0, x=0;

{

do

if (x>1) y=Math.Sin(x);

else y=Math.Cos(x);

Console.WriteLine("x={0,4:f} y={1,4:f}", x, y);

x:=x+0.5;

while x<3;

}

. . . . .

2. Основы программирования

2.1. Машинный код процессора

Процессор – это большая интегральная схема, содержащая миллионы компонент:

• триггеры для запоминания битов данных,

• вентили для выполнения операций.

Для управления компонентами применяются управляющие сигналы, имеющие два уровня – низкий и высокий.

Множество управляющих сигналов можно связать с набором 0 и 1, которые можно интерпретировать, как число. Например, 0110001100110101.

Программа, с которой работает процессор, это последовательность чисел, называемая машинным кодом.

2.2. Программа на языке программирования

Машинные коды трудно воспринимаются человеком. Поэтому люди составляют программу на удобном для себя языке (высокоуровневом).

Программирование на естественном человеческом языке (метаязыке) может использоваться только на этапе составления алгоритма.

Автоматически перевести такую программу в машинный код нельзя из-за неоднозначности естественного языка.

2.3. Трансляторы

Программа на языке программирования для выполнения требует преобразования высокого уровня в машинные коды. Это выполняют трансляторы.

Виды трансляторов:

• компилятор,

• интерпретатор.

Компилятор преобразует всю программу в машинные коды.

Достоинства компилятора:

• Транслированная программа может исполняться без компилятора.

• При трансляции может использоваться технология оптимизации.

• Скорость работы компилированной программы в сотни раз выше, чем интерпретируемой.

Недостатки компилятора:

• Трудоемкость программирования.

• Сложность тестирования и отладки.

• Сложность остановки.

Интерпретатор сразу выполняет команды языка, указанные в тексте программы. Команды транслируются и исполняются последовательно поштучно.

Достоинства интерпретатора:

• Постоянный контроль среды программирования.

• Удобства тестирования и отладки.

• Легкость остановки.

Недостатки интерпретатора:

• Транслированная программа не может исполняться без интерпретатора.

• При трансляции не может автоматически использоваться оптимизация.

• Скорость работы интерпретируемой программы в сотни раз ниже, чем компилируемой.

2.4. Классификация языков программирования

ЭВМ исполняет программу в машинных кодах. А составляют программу люди на удобном для себя языке.

Различают языки:

• низкого уровня (машинно-ориентированные),

• высокого уровня.

Языки высокого уровня бывают:

• процедурно-ориентированные. Содержат набор универсальных команд;

• проблемно-ориентированные. Имеют команды узкого назначения;

• объектно-ориентированные. Программирование на уровне объектов;

• событийно-ориентированные. Программирование на уровне событий;

• визуальные. Поддерживают визуальное программирование;

• комплексные. Поддерживают многие из перечисленных свойств.

Различают пять поколений языков программирования:

1. Начало 1950-х годов. Язык Ассемблера. Его принцип "Одна инструкция – одна строка". Инструкция на языке однозначно соответствует машинному коду команды.

2. Начало 1950-х – конец 1960-х годов. Язык символического Ассемблера. В нем появилось понятие переменной.

3. 1960-е годы. Универсальные языки программирования.

4. С начала 1970-х годов до настоящего времени. Проблемно-ориентированные языки для создания проектов в узкой предметной области.

5. С середины 1990-х годов до настоящего времени. Языки с автоматизацией программирования. Примеры – языки визуального программирования.